3
Môc lôc
Môc lôc ............................................... 3
Lêi nãi ®Çu ............................................ 6
Ch−¬ng 1: Nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n cña tù ®éng ho¸ .................. 9
1.1. Nh÷ng kh¸i niÖm vµ ®Þnh nghÜa c¬ b¶n ....................................................... 9
1.2. §iÒu kiÖn kinh tÕ-kü thuËt cña CKH vµ T§H ........................................... 12
1.3. C¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn cña T§H ............................................................. 15
1.4. C¸c nhiÖm vô tù ®éng hãa qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ........................................... 22
1.4.1. N¨ng suÊt cña c¸c hÖ thèng T§H ...................................................... 22
1.4.2. C¸c nhiÖm vô c¬ b¶n cña T§H .......................................................... 26
1.5. C¸c nguyªn t¾c øng dông T§H qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ................................... 28
1.5.1. Nguyªn t¾c cã môc ®Ých vµ kÕt qu¶ cô thÓ ........................................ 29
1.5.2. Nguyªn t¾c toµn diÖn ......................................................................... 29
1.5.3. Nguyªn t¾c cã nhu cÇu ....................................................................... 30
1.5.4. Nguyªn t¾c hîp ®iÒu kiÖn .................................................................. 30
1.6. C«ng nghÖ lµ c¬ së cña tù ®éng ho¸ .......................................................... 30
1.6.1. §Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ trong s¶n xuÊt tù ®éng ho¸ ......... 30
1.6.2. Ph−¬ng h−íng ph¸t triÓn c¬ b¶n cña c«ng nghÖ hiÖn ®¹i .................. 39
1.6.3. Mèi quan hÖ gi÷a c«ng nghÖ vµ tù ®éng ho¸ ..................................... 42
1.6.4. C¸c nguyªn t¾c thiÕt kÕ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ ................. 45
Ch−¬ng 2: C¸c thiÕt bÞ c¬ b¶n cña hÖ thèng tù ®éng .................. 49
2.1. C¶m biÕn.................................................................................................... 50
2.1.1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn ....................................................... 50
−
2.1.2. C¸c ®Æc tr ng c¬ b¶n ......................................................................... 53
2.1.3. C«ng t¾c, nót bÊm .............................................................................. 57
2.1.4. C¶m biÕn quang dÉn ........................................................................... 59
2.1.5. C¶m biÕn hång ngo¹i ......................................................................... 64
2.1.6. Sîi quang ............................................................................................ 64
2.1.7. C¶m biÕn laze ..................................................................................... 65
2.2. Côm ph©n tÝch ........................................................................................... 66
2.2.1. M¸y tÝnh ............................................................................................. 66
2.2.2. Bé ®Õm ............................................................................................... 67
2.2.3. Bé thêi gian ........................................................................................ 67
2.2.4. ThiÕt bÞ ®äc m· v¹ch .......................................................................... 68
2.2.5. Bé m· ho¸ quang häc (Optical encoders) .......................................... 69
2.3. ThiÕt bÞ chÊp hµnh ..................................................................................... 71
2.3.1. Xi lanh thuû lùc, khÝ nÐn .................................................................... 71
2.3.2. Cuén hót (solenoids) .......................................................................... 73
2.3.3. R¬-le................................................................................................... 73
2.4. ThiÕt bÞ dÉn ®éng ....................................................................................... 73
2.4.1. §éng c¬ .............................................................................................. 73
2.4.2. §éng c¬ b−íc ..................................................................................... 75
2.4.3. §éng c¬ servo mét chiÒu ................................................................... 79
Ch−¬ng 3: Tù ®éng ho¸ cÊp ph«i rêi .......................... 81
4
3.1. Chøc n¨ng vµ ph©n lo¹i ............................................................................. 81
3.2. ThiÕt bÞ cÊp ph«i d¹ng æ ............................................................................ 81
3.2.1. Ph©n lo¹i ............................................................................................. 81
3.2.2. Mét sè c¬ cÊu chÝnh cña thiÕt bÞ cÊp ph«i d¹ng æ .............................. 84
3.2.3. M¸ng dÉn ........................................................................................... 88
3.3. ThiÕt bÞ cÊp ph«i d¹ng phÔu ...................................................................... 94
3.3.1. Nguyªn lý vµ kÕt cÊu chung cña thiÕt bÞ cÊp ph«i d¹ng phÔu ............ 94
3.3.2. PhÔu .................................................................................................... 97
3.3.3. C¬ cÊu ®Þnh h−íng ............................................................................. 99
3.4. ThiÕt bÞ cÊp ph«i rung ®éng .................................................................... 103
3.5. øng dông r«b«t c«ng nhiÖp .................................................................... 109
3.5.1. S¬ l−îc qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña robot c«ng nghiÖp ......................... 109
3.5.2. CÊu tróc c¬ b¶n cña robot c«ng nghiÖp ............................................ 110
3.5.3. KÕt cÊu cña tay m¸y ......................................................................... 111
3.5.4. HÖ täa ®é .......................................................................................... 113
3.5.5. Tr−êng c«ng t¸c cña robot ............................................................... 114
3.5.6. Ph©n lo¹i robot c«ng nghiÖp ............................................................ 115
3.5.7. øng dông cña robot c«ng nghiÖp trong s¶n xuÊt .............................. 116
Ch−¬ng 4: Tù ®éng ho¸ kiÓm tra vµ ph©n lo¹i .................. 121
4.1. §at-tric .................................................................................................... 122
4.1.1. §at-tric tiÕp xóc ®iÖn ....................................................................... 123
4.1.2. §at-tric c¶m øng .............................................................................. 125
4.1.3. §at-tric rung tiÕp xóc ....................................................................... 125
4.1.4. §at-tric ®iÖn dung ............................................................................ 126
4.1.5. §at-tric quang ®iÖn .......................................................................... 126
4.1.6. Yªu cÇu ®èi víi sö dông vµ b¶o qu¶n ®at-tric .................................. 127
4.2. Ph©n lo¹i thiÕt bÞ kiÓm tra ....................................................................... 127
4.3. C¸c thiÕt bÞ kiÓm tra tù ®éng ................................................................... 130
4.3.1. KiÓm tra tù ®éng b»ng ph−¬ng ph¸p trùc tiÕp.................................. 130
4.3.2. KiÓm tra tù ®éng b»ng ph−¬ng ph¸p kh«ng tiÕp xóc trùc tiÕp ................... 132
4.3.3. KiÓm tra tù ®éng ®−êng kÝnh lç ....................................................... 133
4.3.4. KiÓm tra tù ®éng sai sè h×nh d¸ng vµ sai sè vÞ trÝ t−¬ng quan ............... 134
4.3.5. KiÓm tra tù ®éng nhiÒu th«ng sè ...................................................... 135
4.3.6. KiÓm tra tÝch cùc khi mµi trßn ngoµi ............................................... 137
4.3.7. KiÓm tra tÝch cùc khi mµi trßn trong ................................................ 142
4.3.8. KiÓm tra tÝch cùc khi mµi ph¼ng ...................................................... 149
4.3.9. ThiÕt bÞ kiÓm tra tÝch cùc khi mµi kh«n ........................................... 152
4.4. ThiÕt bÞ kiÓm tra ph©n lo¹i tù ®éng ......................................................... 154
Ch−¬ng 5: Tù ®éng ho¸ l¾p r¸p ............................ 157
5.1. C¸c vÊn ®Ò chung .................................................................................... 157
5.1.1. Kh¸i niÖm chung .............................................................................. 157
5.1.2. C¸c nhiÖm vô c¬ b¶n cña T§H qu¸ tr×nh l¾p r¸p ............................. 158
5.1.3. Hoµn thiÖn chuÈn bÞ c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh l¾p r¸p tù ®éng ........ 161
5.1.4. Mét sè ph−¬ng h−íng ph¸t triÓn cña T§H l¾p r¸p .......................... 161
5
5.2. TÝnh c«ng nghÖ cña kÕt cÊu trong l¾p r¸p tù ®éng .................................. 162
5.2.1. C¸c yªu cÇu chung vÒ tÝnh c«ng nghÖ l¾p r¸p tù ®éng ..................... 162
5.2.2. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ tÝnh c«ng nghÖ l¾p r¸p ................................... 165
5.3. §Þnh vÞ vµ liªn kÕt chi tiÕt khi l¾p r¸p tù ®éng ........................................ 166
5.3.1. §Þnh vÞ cøng khi l¾p r¸p tù ®éng ..................................................... 166
5.3.2. Tù ®Þnh vÞ hay ®Þnh vÞ tù t×m kiÕm ................................................... 171
5.3.4. §iÒu khiÓn vµ x¸c ®Þnh chÕ ®é l¾p r¸p tù ®éng ................................ 181
Tµi liÖu tham kh¶o ..................................... 182
6
Lêi nãi ®Çu
C¸c thµnh tùu ®¹t ®−îc ë nöa ®Çu thÕ kû 20 trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ (T§H)
®· cho phÐp chÕ t¹o c¸c lo¹i m¸y tù ®éng nhiÒu trôc chÝnh, m¸y tæ hîp vµ c¸c ®−êng
d©y tù ®éng liªn kÕt cøng vµ mÒm dïng trong s¶n xuÊt hµng lo¹t lín vµ hµng khèi. Còng
trong kho¶ng thêi gian nµy, sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña ®iÒu khiÓn häc, mét m«n khoa
häc vÒ c¸c quy luËt chung cña c¸c qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vµ truyÒn tin trong c¸c hÖ thèng
cã tæ chøc ®· gãp phÇn ®Èy m¹nh sù ph¸t triÓn vµ øng dông cña T§H c¸c qu¸ tr×nh s¶n
xuÊt vµo c«ng nghiÖp.
Trong nh÷ng n¨m cña nöa sau thÕ kû 20, c¸c n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t
triÓn tiÕn hµnh réng r·i tù ®éng hãa trong s¶n xuÊt lo¹t nhá. §iÒu nµy ph¶n ¸nh xu thÕ
chung cña nÒn kinh tÕ thÕ giíi chuyÓn tõ s¶n xuÊt lo¹t lín vµ hµng khèi sang s¶n xuÊt
lo¹t nhá vµ hµng khèi-thay ®æi hay nÒn s¶n xuÊt linh ho¹t. Nhê c¸c thµnh tùu to lín cña
c«ng nghÖ th«ng tin vµ c¸c lÜnh vùc khoa häc kh¸c, ngµnh c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y cña
thÕ giíi ®· cã nh÷ng thay ®æi s©u s¾c. Sù xuÊt hiÖn cña mét lo¹t c¸c c«ng nghÖ mòi
nhän nh− kü thuËt linh ho¹t (flexible engineering), hÖ thèng ®iÒu hµnh s¶n xuÊt qua mµn
h×nh (Visual Manufacturing Systems), kü thuËt t¹o mÉu nhanh (Rapid Prototyping) vµ
c«ng nghÖ nan« ®· cho phÐp thùc hiÖn T§H toµn phÇn kh«ng chØ trong s¶n xuÊt hµng
khèi mµ c¶ trong s¶n xuÊt lo¹t nhá vµ ®¬n chiÕc. ChÝnh sù thay ®æi nhanh cña s¶n xuÊt
®· liªn kÕt chÆt chÏ c«ng nghÖ th«ng tin víi c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y, lµm xuÊt hiÖn mét
lo¹t c¸c thiÕt bÞ vµ hÖ thèng T§H hoµn toµn míi nh− c¸c lo¹i m¸y ®iÓu khiÓn sè, c¸c
trung t©m gia c«ng, c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh logic PLC
(Programmable Logic Control), c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t FMS (Flexible
Manufacturing Systems), c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt tÝch hîp CIM (Computer Intergrated
Manufacturing) cho phÐp chuyÓn ®æi nhanh s¶n phÈm gia c«ng víi thêi gian chuÈn bÞ
s¶n xuÊt Ýt nhÊt, rót ng¾n chu kú s¶n xuÊt s¶n phÈm, ®¸p øng tèt tÝnh thay ®æi nhanh cña
nÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i.
Nh÷ng thµnh c«ng ban ®Çu cña qu¸ tr×nh liªn kÕt mét sè c«ng nghÖ hiÖn ®¹i
trong kh¶ng 10, 15 n¨m võa qua ®· kh¼ng ®Ønh xu thÕ ph¸t triÓn cña nÒn s¶n xuÊt trÝ
tuÖ trong thÕ kû 21 trªn c¬ së cña c¸c thiÕt bÞ th«ng minh. §Ó cã thÓ tiÕp cËn vµ øng
dông d¹ng s¶n xuÊt tiªn tiÕn nµy, ngay tõ h«m nay, chóng ta ®· ph¶i b¾t ®Çu nghiªn
cøu, häc hái vµ chuÈn bÞ c¬ së vËt chÊt còng nh− ®éi ngò c¸n bé kü thuËt cho nã. ViÖc
bæ sung, c¶i tiÕn néi dung vµ ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o trong c¸c tr−êng ®¹i häc vµ trung
t©m nghiªn cøu theo h−íng ph¸t triÓn nÒn s¶n xuÊt trÝ tuÖ lµ cÇn thiÕt.
T§H qu¸ tr×nh s¶n xuÊt lµ mét bé phËn, mét h−íng ph¸t triÓn cña khoa häc
T§H. Sù ph¸t triÓn cña nã g¾n liÒn víi sù ph¸t triÓn cña nhiÒu ngµnh khoa häc kh¸c
nhau. Do ®ã ®Ó nghiªn cøu ®Çy ®ñ vµ toµn diÖn m«n häc T§H qu¸ tr×nh s¶n xuÊt,
häc viªn cÇn ph¶i ®−îc trang bÞ kiÕn thøc liªn ngµnh tõ c¸c m«n häc kh¸c nh− Lý
7
thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng, Nguyªn lý m¸y, C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y, M¸y c«ng
cô T§H, PhÇn tö tù ®éng, TruyÒn ®éng ®iÖn...
T¸c gi¶ c¶m ¬n c¸c ®ång chÝ Lª Xu©n Hïng ®· cã nhiÒu ®ãng gãp trong viÖc
x©y dùng c¸c h×nh vÏ minh ho¹, c¸c ®ång chÝ gi¸o viªn bé m«n ChÕ t¹o m¸y, khoa C¬
khÝ ®· cã nh÷ng ý kiÕn quÝ b¸u vÒ bè côc vµ néi dung cña tµi liÖu.
Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n, chóng t«i ®· hÕt søc cè g¾ng b¸m s¸t ch−¬ng tr×nh
gi¶ng d¹y, ®−a vµo tµi liÖu nh÷ng néi dung míi, cËp nhËt tõ cuéc sèng s¶n xuÊt vµ ®µo
t¹o, song vÉn cßn thiÕu sãt. Mäi ý kiÕn ®ãng gãp ®Òu ®−îc hoan ngªnh vµ xin göi cho
t¸c gi¶ theo ®Þa chØ: Bé m«n ChÕ t¹o m¸y, Khoa C¬ khÝ, Häc viÖn KTQS, 100 Hoµng
Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hµ néi. §iÖn tho¹i: 069515368.
C¸c t¸c gi¶
